Очистка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения (содержание железа в источнике водоснабжения - 4 мг/л, марганца - 0,2 мг/л)

поперечного сечения насадка Вентури и вакуумной камеры w/w₁=1:16 . Т.к. w=πd²/4 и w₁= πd²₁/4, то d₁=4·d=4·5=20мм. Длина вакуумной камеры определяется по формуле:

l₁=

где w₁, w- площади поперечного сечения соответственно вакуумной камеры и насадка Вентури, м²;

k- коэффициент шероховатости; для стали k=1;

l₁=16(0,25+0,4)·1·20=208мм>200мм.

Количество эжекционных камер смешения

К_ст=0,02[Fe²⁺]+0,04[CO₂]+0,16[H₂S]-0,05[O₂],мг/л, где [Fe²⁺],[CO₂], [H₂S], [O₂]- концентрация в исходной воде соответственно двухвалентного железа, свободной углекислоты, сероводорода и кислоты и кислорода, мг/л;

К_ст=0,02·4+0,04·30+0,16·0-0,05·5=1,03мг/л.

Диаметр первой эжекционной камеры смешения d_эі=d_і.. Диаметр n-ой зжекционной камеры смешения принимается равным

d_эn=(1+tgβ_n/2)d_э(n-1),м, где d_э(n-1)- диаметр предыдущей камеры смешения, м;

β_n- центральный угол раскрытия потока воды в n–ой камере смешения, град;

β_n=21ΔP_p· d^0,125_э(n-1), где ΔP_p- перепад рабочего давления, МПа;

ΔP_p= P_э(n-1)- P_в, где P_э(n-1)- рабочее давление в предыдущей камере смешения, МПа;

P_в- давление зжектируемого воздуха, принимаемое равным атмосферному, МПа.

Рабочее давление после камеры смешения Р_э1=0,8·0,75Р= 0,8·0,75·0,25= =0,15МПа, а в последней камере Р_э2 составляет 80% от Р_э1. Р_э2=0,8·0,15= =0,12МПа.

Длина каждой камеры смешения определяется в зависимости от их диаметра:

l_эn=(8…12)d_эn.,м;

l_э1=(8…12)d_эі=10·0,2=2м.

Тогда для второй эжекционной камеры смешения

ΔP_p= P_э1-Р_в=0,15-0,1=0,05МПа;

β₂=21ΔP_p· d^0,125_э1=21·0,05·0,2^0,125=0,857град;

d_э2=(1+tgβ₂/2)d_э1=(1+9tg(0,857/2))·0,2=0,213м;

l_э2=(8…12)d_э2=10·0,213=2,13м.

Тогда для третьей эжекционной камеры смешения

ΔP_p= P_э2-Р_в=0,15-0,12=0,02МПа;

β₃=21ΔP_p· d^0,125_э2=21·0,02·0,213^0,125=0,346 град;

d_э3=(1+tgβ₃/2)d_э2=(1+9tg(0,346/2))·0,213=0,219м;

l_э3=(8…12)d_э3=10·0,219=2,19м.

Тогда для четвертой эжекционной камеры смешения

ΔP_p=0,19-0,1=0,09МПа;

β₄=21ΔP_p· d^0,125_э3=21·0,09·0,219^0,125=1,56 град;

d_э4=(1+tgβ₄/2)d_э3=(1+9tg(і,56/2))·0,219=0,246м;

l_э4=(8…12)d_э4=10·0,246=2,46м.

Для равномерного эжектирования воздуха по всему периметру камеры смешения предусматриваются окна. Суммарная длина окон по периметру каждой камеры смешения принимается половине ее                . Высота окна определяется в зависимости от диаметра. Высота окна составляет 15мм.

4 Расчет скорого безнапорного фильтра с кварцевой загрузкой

4.1 Определение размеров фильтра

Полная расчетная производительность фильтровальной станции Q_сут =  =69144 м³/сут, или Q_час = 2881 м³/ч.

Суммарная площадь скорого фильтра будет

где  Т-      продолжительность работы станции в течение суток, ч;     

принимаем    Т=24 ч;

ν_р.н.- скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч;   

принимаем   ν_р.н=10м/ч;

n-  количество промывок каждого фильтра за сутки; принимаем

n=2;

ω-    интенсивность промывки, л/сек·м²; принимаем ω=16 л/сек·м²;

t₁-    продолжительность промывки, ч; принимаем  t_і=0,11ч;

t₂-     время простоя фильтра в связи с промывкой, ч; t₂=0,33ч.

.

Количество фильтров определим по формуле

N = 0,5 F = 0,5 78 = 4,4

Принимаем 9 фильтров  площадью каждый 313,25:9 =34,8 м² с размером в плане   6 х 5,8 м.

Скорость фильтрования воды при форсированном режиме составит

где N₁ – количество фильтров, находящихся в ремонте (N₁ = 1).

Следовательно, скорость фильтрования при форсированном режиме отвечает требованиям.

4.2 Подбор состава загрузки фильтра

Загрузка фильтра принята согласно данным табл.32 и 34[3]. Высота фильтрующего слоя h_ф = 1,2 м с минимальным диаметром зерен 0,7 мм и максимальным 1,5мм. Эквивалентный диаметр зерен d_э=1,2мм, а коэффициент неоднородности к_н=2.

Поддерживающие слои имеют общую высоту 500мм и крупность зерен 2-32 мм(по табл. 33[3].

4.3 Расчет распределительной системы фильтра

Распределительная система в проектируемом фильтре  используются для распределения по площади фильтра  промывной воды и для сбора профильтрованной воды.

В соответствии с порядком промывки фильтра расход промывной воды, подаваемой в распределительную систему одного фильтра, составит

q_пр = F·ω = 34,8·16 = 556,8 л/сек = 0,557 м³/сек, где ω – интенсивность промывки, равная 16 л/сек·м².

Находим диаметр  коллектора  фильтра  d_кол =800 мм, отвечающий  скорости движения воды     ν = 1,09    м/сек. Наружный диаметр трубы по ГОСТ   равен D_кол=830мм.

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределительной системы при расстояниях между ними m=0,3м (рекомендуется m=0,25-0,35 м)

, а расход промывной воды, поступающей через одно ответвление,

.

Диаметр труб ответвлений принимаем d_отв=80 мм, тогда скорость входа воды в ответвления будет v=1,6 м/с( должна быть не более 1,8–2 м/сек).

В нижней части ответвлений под углом 60˚ к вертикали предусматриваются отверстия диаметром 10-12мм.

Отношение площади всех отверстий в ответвлении распределительной